邵萍
電流表和電壓表是電學(xué)中不可缺少的儀器。而判斷電表示數(shù)變化的題目我們在教學(xué)中經(jīng)常遇到,這類題目要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的電學(xué)知識(shí)進(jìn)行定性討論,從而考察學(xué)生的識(shí)圖能力和綜合運(yùn)用電學(xué)規(guī)律的能力。解答這類題目,若掌握了一定的技巧,將會(huì)收到事半功倍的效果。
1.判定的方法
(1)首先,識(shí)別電路的連接方式。我們對原來的電路通常采用“去表法”進(jìn)行處理,即把電流表看成一根導(dǎo)線,把電壓表看成斷路(即把電壓表從電路中去掉),這樣就可以使電路大大簡化,然后再運(yùn)用“電流法”來判斷電路的連接方式。
(2)搞清楚電路中各電學(xué)儀表的測量對象。在明確電路連接方式的基礎(chǔ)上,再通過觀察,弄清各電表的測量對象;即各電流表測的是哪部分電路中的電流,各電壓表測的是哪部分電路兩端的電壓,只有弄清了這些,在分析各電表的示數(shù)變化時(shí),才不會(huì)出現(xiàn)“張冠李戴”的情況。
(3)認(rèn)清滑動(dòng)變阻器的有效長度(即哪一部分阻值是接入電路中的)。用電流法,來分析電路的電流是怎樣通過滑動(dòng)變阻器的,找到滑動(dòng)變阻器的有效長度。這是解決這類問題的關(guān)鍵所在。
(4)分析當(dāng)滑片移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器的阻值及電路中的總電阻的變化情況,從而判斷電路中總電流的變化情況。
(5)最后,綜合運(yùn)用電學(xué)知識(shí),判斷出各電流表、電壓表的示數(shù)變化情況。
2.典型例題分析
例1如圖所示的電路,閉合開關(guān)S,將滑動(dòng)變阻器的滑片P向B端移動(dòng),電流表的示數(shù)將_______,電壓表的示數(shù)將_______。
分析與解答:
1.解決此類問題,首先是判斷電路的連接方式。用“去表法”來分析,此電路的連接方式一目了然。電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)。
2.再來觀察各電表的測量對象:電流表A測串聯(lián)電路中的電流,電壓表V測滑動(dòng)變阻器兩端的電壓。
3.判斷出滑動(dòng)變阻器的有效長度為左半部(用陰影部分把它表示出來)。
4.分析推斷:當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向B端移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器的阻值增大,電路的總電阻R總也隨之增大。根據(jù)I=U源/R總可知:I變小,即電流表的示數(shù)減小。由串聯(lián)電路電流特點(diǎn)可知:通過定值電阻的電流減小,所以定值電阻兩端的電壓U1(=I1R1)減小;再由串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)知:滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U'=U-U1增大,即電壓表的示數(shù)變小。(或根據(jù)串聯(lián)分壓原理(串聯(lián)分壓,按阻值分配)可知,在另一電阻不變的情況下,滑動(dòng)變阻器RP阻值變大,會(huì)使滑動(dòng)變阻器分到的電壓增加,故電壓表示數(shù)變大。)
例2如圖所示電路中,電源電壓保持不變,閉合開關(guān)S后,將滑動(dòng)變阻器R2的滑片P向右移動(dòng),在此過程中( )
A.電流表A示數(shù)變大,電壓表V2示數(shù)變小
B.電流表A示數(shù)變大,電壓表V1示數(shù)變小
C.電壓表V1示數(shù)變小,電壓表V2示數(shù)變大
D.電壓表V1示數(shù)不變,電壓表V2示數(shù)變大
分析與解答:此題主要是為了考查學(xué)生的識(shí)圖能力和分析能力
解此題,關(guān)鍵是要弄清楚電路的連接情況和各電表的測量對象。用“去表法”和“電流法“來分析此電路的連接方式,本電路中的R1與R2是串聯(lián), 電流表A測串聯(lián)電路中的電流,電壓表V1測R1兩端的電壓,V2測R2兩端的電壓。
判斷出滑動(dòng)變阻器的有效長度為右半部
分析:將滑動(dòng)變阻器R2的滑片P向右移動(dòng)時(shí),接入電路的電阻變小,電路中的總電阻變小;∵I=U/R∴電路中的電流變大,即電流表的示數(shù)變大;∵U=IR,∴定值電阻兩端的電壓變大,即電壓表V1的示數(shù)變大;∵串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和,∴滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變小,即V2的示數(shù)變小,故選A。
例3如圖所示電源電壓不變,閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P由左向右移動(dòng)時(shí),三只電表的變化情況是:
A.V1增大、V2減小、A增大; ?B.V1減小、V2增大、A減小;
C.V1不變、V2增大、A不變; ?D.V1不變、V2減小、A不變。 ?分析與解答:此題的特點(diǎn)是:在與滑動(dòng)變阻器的滑片P相連的導(dǎo)線上接有電壓表。解此類題的關(guān)鍵是要弄清楚滑動(dòng)變阻器連入到電路中的阻值部分。首先,用“去表法”分析此電路的連接方式,電路中始終是p左側(cè)電阻R1、p右側(cè)電阻R2定值電阻R三者串聯(lián),再弄清各電表的測量對象:電流表A測串聯(lián)電路中的電流,電壓表V1測定值電阻R兩端的電壓,電壓表V2測滑動(dòng)變阻器左側(cè)電阻R1兩端的電壓。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí),R1增大、R2減小,但R1、R2、R的串聯(lián)總電阻保持不變,所以電流表A的示數(shù)I保持不變,電壓表V1的示數(shù)U1=IR保持不變,電壓表V2的示數(shù)U2=IR2增大,答案:C。
例4如圖所示電路中,電源電壓保持不變,當(dāng)開關(guān)S閉合,滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng)時(shí),電表的示數(shù)變化情況是( )
A.電流表A1示數(shù)增大,電流表A2示數(shù)減小,電壓表示數(shù)不變
B.電流表A1示數(shù)減小,電流表A2示數(shù)增大,電壓表示數(shù)增大
C.電流表A1示數(shù)不變,電流表A2示數(shù)減小,電壓表示數(shù)不變
D.電流表A1示數(shù)不變,電流表A2示數(shù)不變,電壓表示數(shù)增大
分析與解答:解此題關(guān)鍵是弄清電路的連接情況和各表的測量對象。用“去表法”和“電流法”來分析此電路的連接方式,本電路中電阻和滑動(dòng)變阻器是并聯(lián),電流表A1測通過定值電阻R1支路中的電流, 電流表A2測干路中的總電流,電壓表V測定值電阻R1兩端的電壓。而滑動(dòng)變阻器的有效長度是右半部分。
在此電路中,U1=U2=U源,由于U源恒定不變,因此電壓表V的示數(shù)不變。根據(jù)歐姆定律;I1=U1/R1=U源/R1,所以I1不變,即電流表A1的示數(shù)不變,根據(jù)I總=I1+I2,而I2=U2/R2=U源/R2,當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí),R2的阻值增大,所以,I2會(huì)減小,故I總也會(huì)減小。答案:C。
(作者單位:江蘇省張家港市第一中學(xué))